強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用

李亭

摘 要：改革開放以來，我國生產(chǎn)力高速發(fā)展。但近年來，電力供應(yīng)與需求增長之間的矛盾日益突顯，時(shí)常出現(xiàn)電力供應(yīng)不足的情況。而且，不可再生能源過度消耗也造成了全球性的能源危機(jī)，不久之后的將來，能源的供應(yīng)問題會(huì)成為人類發(fā)展急需解決的一大難題。電能仍然是人類生產(chǎn)生活利用能量的主要形式，而發(fā)電廠則可以進(jìn)行能量形式的轉(zhuǎn)化，將非電能形式的能量轉(zhuǎn)化為可供人類使用的電能。所以，在尋找到新的能源供給方式之前，更加有效地利用現(xiàn)在具有的能源，提高能量轉(zhuǎn)化效率，使能量得到最高效地利用，我們首先要從發(fā)電廠著手。而現(xiàn)如今，火力發(fā)電站在所有種類的發(fā)電站中所占比例十分巨大，所以對(duì)火力發(fā)電站的研究首當(dāng)其沖。本文將對(duì)火力發(fā)電廠運(yùn)用的勵(lì)磁調(diào)節(jié)進(jìn)行介紹，并對(duì)其技術(shù)使用進(jìn)行淺談。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)力式勵(lì)磁系統(tǒng);火力發(fā)電廠;應(yīng)用

1 火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的種類

現(xiàn)代發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)主要分為交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)、靜止勵(lì)磁系統(tǒng)、直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)、諧波勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)。

1.1 交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)

交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)可以添加靜止硅整流器、靜止可控硅、旋轉(zhuǎn)硅整流器、旋轉(zhuǎn)可控硅。交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)也可稱作雙饋發(fā)電機(jī)。因其使用交流電作為勵(lì)磁方式，所以其運(yùn)作更加靈活，相較于傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)性能也更好。

1.2 靜止勵(lì)磁系統(tǒng)

靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的電源供應(yīng)可以區(qū)分為交流和并連式，線路連接可分為串聯(lián)和并聯(lián)。該系統(tǒng)具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，其接線和設(shè)備比較簡單，不需要轉(zhuǎn)動(dòng)部分，從而提高可靠性并節(jié)省維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)縮短了主軸長度，減小基建壓力。

1.3 直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)

分為自勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)和它勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)。

2 強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)應(yīng)用的必要性

電力系統(tǒng)高電壓高功率運(yùn)行造成強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用顯得越發(fā)重要。高質(zhì)量地調(diào)控電壓，保證發(fā)電廠對(duì)外供電的母線電壓保持足夠精確度都對(duì)提高對(duì)外供電主要線路輸送功率的最大值具有重要作用。若電網(wǎng)系統(tǒng)的大規(guī)模發(fā)電廠的母線進(jìn)行組網(wǎng)，強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的同步運(yùn)行的穩(wěn)定性調(diào)控效果極其明顯。[1]對(duì)于復(fù)雜程度較高的電力系統(tǒng)，如果是系統(tǒng)的阻尼比較大的浮動(dòng)，強(qiáng)力調(diào)節(jié)方式的應(yīng)用效果明顯。

3 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，規(guī)模更大的大容量汽輪發(fā)電機(jī)開始在火力發(fā)電廠中被應(yīng)用。而為了大型或超大型汽輪機(jī)具有更高的可控性，強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式的應(yīng)用具有十分重大的意義。如果強(qiáng)行對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行物理冷卻，對(duì)汽輪機(jī)的穩(wěn)定性具有極其巨大的不利影響?，F(xiàn)代使用的大型汽輪發(fā)電機(jī)的電抗性過高但是其機(jī)械慣性的常數(shù)過小，而且隨著發(fā)電機(jī)組的單個(gè)輪機(jī)容量的不斷提高，機(jī)組參數(shù)對(duì)機(jī)組的穩(wěn)定性影響更大。在大容量的火力發(fā)電機(jī)組的汽輪機(jī)應(yīng)用強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)調(diào)節(jié)方式初期，在這些大型機(jī)組上使用強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器需要克服大量難題。大容量的火力發(fā)電汽輪機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)發(fā)生改變均會(huì)對(duì)穩(wěn)定域范圍造成影響。發(fā)展過程當(dāng)中，火力發(fā)電廠中的發(fā)電機(jī)組的容量不斷增大。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)組的各項(xiàng)相關(guān)數(shù)據(jù)劣化，發(fā)電機(jī)對(duì)于多種多樣的工作狀況的公共的穩(wěn)定域范圍縮小，但仍然滿足使用勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)使用的必要性要求。但是應(yīng)該提出，發(fā)電機(jī)組應(yīng)該使用某種類型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是由火力發(fā)電廠安裝使用的輪機(jī)類型決定。但是這種方法選擇的調(diào)節(jié)器普遍會(huì)與發(fā)電系統(tǒng)的條件存在矛盾。而自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在使用時(shí)有必要安裝合適的最小極限限制勵(lì)磁器，同時(shí)改良過負(fù)載裝置，這對(duì)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性進(jìn)一步提高有很大的作用。[2]

4 火電廠勵(lì)磁調(diào)節(jié)器故障及應(yīng)對(duì)方式

強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般都會(huì)裝設(shè)限制流程來保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，比如最常用的發(fā)電機(jī)空載V/F限制程序、反時(shí)限強(qiáng)勵(lì)頂值限制、滯相無功延時(shí)限制和進(jìn)相無功瞬時(shí)限制等。相較于前三種限制方式，進(jìn)相無功瞬時(shí)限制只占據(jù)一小部分。以上提及的這幾種限制流程一般都是非線性曲線。欠勵(lì)會(huì)在一瞬間發(fā)生，0.06S的時(shí)間就可以供欠勵(lì)現(xiàn)象全過程的發(fā)生。相對(duì)的過勵(lì)則是延時(shí)的，一般會(huì)持續(xù)20S，而勵(lì)磁程度更高的強(qiáng)勵(lì)則是反時(shí)限的。[3]當(dāng)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，如果發(fā)電機(jī)端電壓過高，將會(huì)對(duì)設(shè)備安全產(chǎn)生威脅。這時(shí)，系統(tǒng)限制流程就會(huì)發(fā)揮其空載過電壓保護(hù)功能，逆變滅磁，系統(tǒng)停止運(yùn)行。其對(duì)系統(tǒng)起到的保護(hù)作用也不容忽視。當(dāng)TV斷線突發(fā)的時(shí)候，系統(tǒng)就會(huì)以斷線的TV作為通道運(yùn)送調(diào)節(jié)信號(hào)，這時(shí)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)切換到電流閉環(huán)運(yùn)行狀態(tài)，防止出現(xiàn)誤強(qiáng)勵(lì)現(xiàn)象危及整個(gè)系統(tǒng)。在電流閉環(huán)運(yùn)行時(shí)，可以正常使用的通道會(huì)被另一通道設(shè)置為工作通道，而不能正常運(yùn)行的TV斷線通道則被設(shè)置為備用通道。[4]這一程序使TV斷線通道輸出自動(dòng)閉鎖。

5 總結(jié)

在我國科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展的同時(shí)，傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)控制技術(shù)早已不能勝任現(xiàn)在的工作要求，而強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的替代。近年來我國很大一部分大容量汽輪發(fā)電機(jī)換裝運(yùn)用強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，這一設(shè)備更加適應(yīng)如今的發(fā)電工作。此舉大大提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性，對(duì)國民生產(chǎn)生活具有十分重大的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙啟明，姜偉民，劉煜.國電諫發(fā)電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置改造[C].全國火電大機(jī)組競(jìng)賽第三十八屆年會(huì)論文集，2010：35-36.

[2]張常在.自并勵(lì)在同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的應(yīng)用[J].中國電力教育，2010：123-124.

[3]曲波.微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用[J].中國電力教育，2019：17-18.

[4]周專山.強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用.電網(wǎng)技術(shù)，1978：67-68.